Indonesi an  Journa l  of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   1 3 ,  No.   2 ,  Febr uar y   201 9 , pp.  8 0 1 ~ 8 0 7   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 3 .i 2 .pp 8 0 1 - 8 0 7          801       Journ al h om e page :  http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   A compa riso n  of  perfo rmance bet ween do ub le - gat e and    gate - all - around  nanowir e mosf et        No r  F arez a  K os m an i 1 , F ati mah   A.H amid 2 ,   M . Anas  Raz ali 3   1 Facul t y   of Elect ric a l  and   E lectr o nic   Engi ne eri ng ,   Univer sit i  Tun   Hus sein  Onn Mal a y s ia,  Johor,   Malay si a.   2 Facul t y   of Elect ric a l  Eng ineeri n g,   Dep art m ent of   Com pute r and  E le c troni cs  Engi n ee ring ,     Univer siti   Te kno logi   Ma lay sia ,   J ohor  Bahru, Ma l a y si a.   3 Nano  Sim ula ti o n  Resea r ch  Grou p  (NanoSIM ),   F ac ul t y   of   Elec tr i ca l   and   Elec t roni c  Eng ine e ring,    Univer siti   Tun H uss ei n  Onn Mal a y s ia,  Johor,   Malay si a.       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Oct  24 , 201 8   Re vised  N ov 25 , 2 018   Accepte d  Dec  2 9 , 201 8       Due  to  th e  r ap id  sca l ing  of   C om ple m ent ar y   Meta l - Oxid e - Se m ic onduct or   (CMO S),  the   struct ure   of  the   pl a nar   MO SF ET   a pproa che s  the   sc al ing  li m it s   when  the  short   cha nn el  eff e cts   (SCEs)  bec o m e  the   m ai n   p roble m .   Th e   Double - Gate   an d  Gate - all - Around  nanowir e  MO SF ET s  are   said  to  be  the  prom ising  ca ndi dat e  to  r eplac e   the   pla n ar  MO SF E T  in  orde r  to  pursue   CMO S  sca li ng.   The ref or e,  thi s  p ape r  pr ese nt  the  result   of  d evice   sim ula ti on   using  Silva co  T CAD   tool s  for  Double - Gate   an d  Gate - All - Arou nd  nanowir e   MO S FETs.   Th e  purpose  of  thi s  sim ula ti on   work  is  to  c om par e  th e   per form anc e  of   GA A  nanowir e  and  DG   MO SFE T  and   the n  stu d y   the   eff e ct  of  ph y sic al   p aram et er  on  elec tr i ca l  b eha vior  for   both  devi c es.   T he  result   o f   the   sim ula t ed  m odel   of  Gate - All - Around  na nowire   is  compare d  with   publi shed  da ta.    It  was  found  th at   when  th e  ga t e  le ng th  of  DG   was  sca le d   from   80nm   to  1 0nm ,   the   subthre shold  slope  is  inc rea sing  from   6 2m V/dec   to  162. 7m V/dec .   W hil e  for  GA A ,   th e  subthr eshold  slope   is  in cr ea sing  from   65. 8m V/dec   to   127m V/dec .   T he  thr eshold  vo lt ag e  in   DG   an d  GA A  at  Lg= 80nm   are   0 . 40646V  and  - 0 . 17505V  respe ctively .   Eve n  tho ugh  heav y   doping  was  good  for  suppress ing  SC E,   the   lower   doping  con centra ti on  is   desira bl e  as  the  DG   and  GAA  nanowir e  had  hi gher   on - stat e  cu rre nts  with   1. 42x10 - 3A  and   3. 23x10 - 4A  res pec t ive l y .   It  al s o  show ed  tha t  t he  thre shold   volt ag e  of  DG   and  GA A   nanowi re  inc r ea s e  from   - 0. 0734V  to  0. 2312V  and     - 0. 0319V  to  0. 2 232V  respe ct iv e l y   whe n  the   channel   doping  is  var ie s  from   lower   to   high er c once ntr at ion .   Ke yw or d s :   Com ple m entary  Me ta l - Ox ide - Sem ic on duct or   Dou ble - Gate  MOSFET     Gate - All - A rou nd  MOS F ET  Shor t c ha nn el   eff ect s  (S CEs )   Tech no l og y   Com pu te r - Aide d  Desig n (TCA D )   Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Muh am m ad  A nas  Bi n R azal i,    Faculty  of   Ele c tri cal  an d   Ele ct ronic E ng i neeri ng ,   Un i ver sit i T un  Hu s sei n O nn  Ma la ysi a ,   Parit R aja,  86400, Ba tu  Pa hat,  Johor.   Em a il :  anas @ut hm .ed u. m y       1.   INTROD U CTION     Re centl y,  the  effor ts  to  m ake  a  m iniat ur iz at ion   of   el ect r on ic   com pone nt  with  a  gr eat   per f or m ance  are  act ively   carried  out  by  in du st ry.  The  re quirem ent  m entio n  by  the  ITR S  [1]   an d  dem a nd   from   the  i ndus try   for  high  spe ed   and   lo w  powe r  de vice  has  trigg e re d  chipm aker s  a nd   tra ns i stor  de sig ner   to  pro duce  a  reli able   dev ic e.  T heref or e ,  a  rap id  sc al ing   towa r ds   nanoscale  re gim e  are  widely   done  to  inc rea se  the  chip  de ns it y  in   order   t o  achie ve  a  g reat  qu al it y  pr oduct.  N ote  that  wh e n  the  cha nn el   le ng t h  of  the  de vices  is  narrowed ,  the   abili ty   of   the  ga te   to  con tr ol  the  cha nnel   will   deg ra de.   T his   will   le ad  to  the  SCEs  pro blem   su ch  as  incr ease  of   le akag e  c urre nt ,  thres hold  volt age  ro ll - off   an d  s om e  oth ers   pro blem   relat ed  to   SC E  [ 2] .  Si nce   plana r  MOSFET  ca n  no   l onge r  su sta in  the  SCE  pro blem   wh en  sca li ng   do wn,  m a ny  al te rn at ives   hav e  bee n  pr opose d  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   1 3 , N o.   2 ,  Fe bru ary  201 9   :   8 0 1   –   8 0 7   802   to  ove rco m e  the  pro blem .  Do uble - Gate  (DG)  an d  Gate - All - A rou nd  na nowire   ( GAA   nano wire)  MO SFET   hav e   bee n  co nsi der e d  as   reli able  ca nd i date  to  rep la ce  t he   plana r  M OS F ET  [3 - 5] .  Ma ny   of  the  a rc hitec tures   that  hav e  bee n  pro po se d  c onsist   of   tw o  or  m or e  gates  to  con t ro l  the  c ha nn el .  B oth   of   t he  de vice  are  able  t o  exten d  the  use  of CM OS  tec hnol og y a s they  are  good at s uppr essi ng SCE   [ 6] .   The  proces s  of  pe rfor m ance  e nh a ncem ent  an d  m od ific at io n  of  the   dev ic e  need  to   be   co nt in ued  ov e r   tim e  to  identif y  the  op ti m u m   con diti ons  that  a  dev ic e  c an  achie ve.   H ence,  a  ne w  s tructu re  desi gn,  a nd   dim ension   s ho uld  be  im pr oved  to  keep   th e  SCE  pr oble m   un der   c on tr ol  wh e n  scal ing   down   the  channel   le ng th .  By   m a nipulat ing   the  ph ysi cal   par a m et ers  su ch  as  sil ic on   thickne ss  (tsi),  gate  le ng th  ( Lg )  an d  al so  doping  c oncen trat ion   will   hel p  to   im pr ov e  t he  perform ance  of  the  de vice.  He nce,   the  tr ansf e r  c har act e risti cs   (ID - VG),  le ad s   to  m easur in g  sever al   dev ic e  par am et ers  su c h  as  subth res hold  slo pe  ( SS),   T hr es hold  V ol ta ge   (V T H),  an d  al so   the  rati o  of  ION/IOFF.  T hese  pa ram et e rs  will   disclos e  the  eff ect   of   scal ing   to wards  th e   perform ance o f  the  dev ic e .       2.   DEVICE ST R UC T UR E  AN D  SI M ULATI ON   3D   view  of  th e  pro po se d  cy li ndrical   gate - a ll - around  na nowire  MO SFET   gen e ra te d  by  ATL AS   a s   sh ow n  in  Fi gur e 1 .           Figure  1 .  3D  vi ew of  the  pro pose d  cy li ndrica l gate - al l - ar ound  nano wire M OS FE T  gen e ra te d  by  ATL AS       The  de vice  sim ula ti on   was  done  by  us in g  ATL AS   sim ul at or   in  Sil vac o  TCAD  to ol.  Both  D G  an d  GAA  MOS FE T  hav e  n - ty pe  channels  with  a  doping  re gion  of   NA = 1.4 5x10 10 cm - 3,   w hile  the  so urce /drain  doping  co nce nt rati on   was  set   to  1x1020  cm - 3.   Ba sic al l y,   the  ph ysi cal   par am et ers  that  con sist   of   th e  gate   le ng th  (L g)  tha t was set to 1 µm ,  1 0n m  f or  th e sil ic on   thick ne ss ( tsi )  an d  th e g at e o xi de  th ic kn ess  (to x)   w as set  to  1.5 nm .   Figure  2  sho ws  the   il lustrati on   of  the  D G  a nd  G AA   M OSFET  cro ss - sect io n  s tructu re  us ed   in  thi s   stud y.  The  a dv antage  of  na no wire  c hannel  i s  that  it   will   red uce   the  c orne r  ef fects  that  l ead  to  l ow e r  c urren t  dr i ve  face  b y t he  c ub ic al  c ha nn el   [ 7] .           (a)   (b)     Figure  2 .  ( a )  T he  str uctu re  of  DG MOS FET  and ( b) GA A n anowire  MOS FET       First  of  al l,  th e  de vice  sim ul at or   is  us e d  to   validat e  m od e ls  of   G AA   M OS FE T  wit h  the  publishe d  data  [8] .  Fig ure  3  sh ows  the  com par ison   of   I - V  char act e ris ti cs  that  hav e  a  good   ag reem e nt  wh e n  com par ed  to   the r e fer e nce  m od el .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A com pa ris on  of p e rfor mance  b et we en  do ub l e - ga te   and g ate - all - aroun d n anowire…   ( No r Fa r eza   Kos m an i )   803       Figure  3 .  Tr a nsfer c ha racteri sti cs at V DS  =  0.1V a nd 1.0V  of the  sim ulate d  de vice an d  t he  r efe re nce m odel   (d as he d  li ne )       3.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS   3.1.      Co m pari so n  of G A A a nd DG  MO SF ET  Perfo r ma nces   We  com par ed  the  basic  m odel   of   DG   a nd   GAA  na n ow ir e  with  the  sam e  ph ysi cal   par am et er  and   dim ension   to  obser ve  thei r  pe rfor m ance.  Fig ur e  4  s hows  t he   com par ison   of   tra nsfer  c ha racteri sti cs  for   bo t h  DG   a nd  G A A   MOSFET .  T he  res ults  sho w  that  G A A  has  a  bi gger  ION/I OF F  rati o  with  4.3 95x101 1  com par ed  to  D G  wi th  6.3 78x108.  A  bi gger  ION/I OF F  rati o  will   le ad  to  a   bette r  pe rfor m ance  an d  ver y  sm a l l   of   I OFF  curre nt   is  essenti al   fo r  sta ti c  po we r  r edu ct io n  w hile   the  dev ic e  is  in  an  idle  sta te   [9] .  E ven   th ou gh   th e  on - sta te   curre nt   of   G AA   is  s m al le r,   it  has  a  ver y  sm all  of f - sta te   current  Be sides  that,  DG   has  bette r  value  of  SS  with  59.6   m V/dec  co m par ed  to  G AA   MOSFET  with   221.8  of  SS  value.   N or m ally,  dev ic es  t ha t  have   bette r  SCE  im m un it y has b et te r  cha racteri st ic s o f  SS w he r e the  desire d v al ue  is at   60 m V/dec.           Figure  4 .  Tr a nsfer c ha racteri sti cs o f  sim ulated   DG an d G A A  MO SFET  at  VD =  0.1V an d 1.0V       3.2.    The E ff ec t of   V aria tion  Phy sic al P arameter  to w ards E le ctrical B e havior   The  process   of  scal ing  MO S FET  will   eve nt ually   le ad  to   a   sm aller  gate  l eng t h,   oxide   th ic kn ess   a nd   al so   the  chann el   thickness.   T hu s ,  in  orde r  to  obser ve  the  perform ance  of   the  dev ic e,  t h e  var ia ti on  of  the   scal ed  dim ension   m us t  be  si m ultaneou sly   ob se rv e d  wit h  the  relat ed  el ect rical   par am et er  char act erist ic s.   Firstl y,  this  stud y  f oc us es  on  the  scal in g  of   gate  le ngth.   By   ta kin g  the   var i ou s  gate  le ng t hs   sta rtin g  from   80nm ,  60 nm ,  40nm ,  20 nm   to   10nm ,  observ at io ns   have  been   m ade  reg ar ding  th e  su bt hr es hold   value,  thres ho l d  volt age,  I ON   a nd   I OFF .  The  re duct io n  of  the  dr ai n  c urren t  was  noti ceable   as  the  ga te   le ng th  inc r ease d  du e   to  high  c ha nn el   resist anc e  [10] .  Wh e n  t he  gate  le ngth   is  shorter ,  it   c le arly   sh ows  t hat  the  s ubth re sh ol d  slop e  will   incr ease  du e  t o  the   increasin g  dr a in  curre nt  as  sh ow n  in  Fig ur e  5.   T he  fig ure   sh ows  the  sim ulati on   resu lt s  of  s ub t hr es hold  slo pe  for  bo t h  DG  a nd  G A A  wh e n  the  gate  le ngt h  is  va ried.  Bu t  the  inc rem ent  rate  of  su bt hr e shold  sl op e  for  GAA  i s  m uch   bette r  t han   D G  beca use   it   is  sti l l  in  the  acce pta ble  values  e ve n  th ough   the g at e le ngth  appr oach es  10 nm .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   1 3 , N o.   2 ,  Fe bru ary  201 9   :   8 0 1   –   8 0 7   804       Figure  5 .  S ub t hr es hold  slo pe   of DG a nd GA A  MO SFET s  with  var ia ti on  of g at e le ng t h ( Lg)       Be sides  that,  the  ef fect  of   t he   gate  le ng t h  s cal ing   to wards   the  thres ho l d  vo lt age  has  be en  pl otted  in  the  gr a ph   to  s ee  the  beh a vior  of   the  el ect rical   par am et er.   Figu re  6  sho ws  the  relat ionship  of  the  thr esh ol d  vo lt age   with  t he   var ia ti on  of   gate  le ngth.  I n  al l  cases,  belo w  the  c riti cal   l eng t h  L g>10 0nm ,  threshold  vo lt ag e   will   decr ease  with  the  dec re asi ng   gate  le ngth.  O nce  the  cr it ic al   le ng th  is  m et ,  the  pr ope rtie s  of   the  th r esh old   vo lt age  c an  be   var i e d.   Ba se d  on   obser vatio ns ,  t he  re du ct i on   rate  of  the  thres ho l d  volt a ge  in  DG   is  s m al le r   than  in  GAA.   A  lowe r  th reshold  volt age  is  desira ble  espec ia ll y  fo r  low  powe r  ap plica ti on.  It  was  f ou nd   that   GAA  M OS FE T  ha ving  a  bet te r  subth res ho l d  slo pe  but  the n  it   ha s   a  reall y  low  t hr es hold  vo lt age   com par e d    to DG.           Figure  6 .  Thres ho l d Vo lt age  c har act erist ic s  of DG a nd  GAA  MOSFE Ts  versus  t he gate  len gth ,  L g       On e  of   the  wa ys  to  op ti m iz e  the  char act eri sti cs  of   MOSF ET  de vice  is  t o  m od ify   the  sil ic on   fil m   thickne ss.  It  is  pr act ic al   to  de pend  on  the  film   thickness  si nce  it   is  desira ble  to  le sse n  th e  floati ng  bo dy  eff ect .   Figure  7  s how s  the  relat ion s hi p  bet ween  the   thres hold  volt age  a nd  the   sil ic on  film   thickness.  T he  gate  le ng t h  was  set   t o  1µm .  Ba sed   on  obs erv at io n,  the  t hresh old  volt ag e  of  the   de vice   will   increa se  wh e n  t he  sil ic on  fil m   thickne ss  i ncr e ase.  St ud ie s   ha ve  fou nd  that  e ven  th ough  t he re  is  only   sm all  increm ent,  th e  val ue  of  th re sh ol d  vo lt age   inc rea se  with  t he  in creasin g  of   sil ic on   film   thick ne ss  [ 11] .  Bu t  wh e n  a ppr oa chin g  L g <   30nm ,  the  resu lt s  m ay   be   con tra dict.  W hen   t he  sil ic on  fil m   thickness   is  gr eat er,  t he   increasin g  width   of   the  de pleti on  reg i on s   will   de creases  t he  s ource/b od y  a nd  drai n/bo dy  ju nction  ca pacit anc e.  It  will   cause   the  gate   an d  s urfac e   po te ntial   coup li ng   incr ea ses,   thu s  the  th r esh old   volt ag e  decr eases  with  the  inc r ease  of   sil ic on  film     thickne ss  [ 12] .   It  sho ws  that  t he  ga te   le ng t h   do   e f fect  the  r el at ion sh i p  bet ween  thre shol d  volt age  a nd  sil ic on   thickne ss.   The   gate  le ng th  and   the  fil m   thickne ss  sho uld   not  be  e xc essivel y  scal ed  eve n  th ough   the   li tho grap hy all ow e d  it  in  or de r  to  m ini m iz e t he  SCE .   W it h  the  gate   le ng th  scal in g  ap proac hing   sub - 100nm   reg im e,  the  body - doping  c oncent rati on   beco m es  on e  of   the  require m ents  to  con tr ol  the  SCEs  a nd   im pr oves  the  pe rfor m ance  of   the  dev ic e  [13] .  Figure  8  sho ws  the  c om par iso n  of  I - V  c har act erist ic   f or   bo t h  D G  a nd   G AA   with   two  diff e re nt  dopi ng   con ce ntrati ons .   Since  early   sim ula ti on s  ha ve   i m ple m ented  l ow   doping  c oncentrati on  f or   t he  cha nnel ,  this  par t  of   t he  stu dy  is  to  com par e  a nd   obser ve  th e   el ect rical   behavio r  f or   li ghtl y  doped,  3x 10 16  cm - 3   and   the   heavy   dope d  c hannel   with  5x10 18   cm - 3 .  Heav y  c ha nn el   dopi ng   con ce ntrati on  i s  desira ble  f or   suppressi ng   S CEs.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A com pa ris on  of p e rfor mance  b et we en  do ub l e - ga te   and g ate - all - aroun d n anowire…   ( No r Fa r eza   Kos m an i )   805   Howe ver   the  l ow e r  do ping  con ce ntrati on  resu lt s  in  a  be tt er  sat ur at io n  re gion  an d  higher  c urre nt  dr ive .  Be sides  that,  lowe rin g  the  con ce ntrati on  of   the  dopi ng  will   le ad  to  bette r  m ob il i ty   and   le ss  ve locit y    sat ur at io n  [14] .             Figure  7 .  Thres ho l d vo lt ag e Vt h  ve rs us  sil ic on  fil m  thickn es s Tsi             Figure  8 .  I D - V G   curves  of  DG an d GAA  for diffe re nt conce ntrati on  of   body  d opin g p rofil e       Table  1  s how  the   res ults  of  va rio us   e le ct rical   par a m et er  of   both  dev ic e  w he n  the   do pi ng   con ce ntrati on  is  var ie d.  It  s hows   that  the   valu e  of  the   subth res ho l d  slop e   dec rease d  wh e n  the  dopi ng   con ce ntrati on,  as  well   as  the  dr ai n  curre nt  increase d.   Me a nwhile ,  the  val ue  of  thres hold   vo lt age  will   increase   wh e n  ap proac hi ng   hi gh e r  dopi ng   c o nce ntrati on.  As  f or  D G ,   the  threshold  vo lt age  inc reas ed  from   - 0. 0734V  to   0.231 2V   w hen  the  do ping  co ncen t rati on   is  changin g  from   low - do ped   t o  heav y - do ped.  The  GAA  nanow i r e   had  a  sm aller  increm ent  of  t hr es hold   volt age  from   - 0.0 319V  t o  0.2 232V  wh e n  the   dopi ng   c on ce nt rati on  increase d.       Table  1.   T he  r e su lt s of elect ric al  p aram et er f or DG a nd  GAA  n a nowire  MO SFET  with  va r y dopin g  con ce ntrati on   Dev ice   Para m eter   Low - d o p ed   (1x 1 0 1 0   cm - 3 )   m o d e ratel y - d o p ed   (3x 1 0 1 6   cm - 3 )   Heavy - d o p ed   (5x 1 0 1 8   cm - 3 )   DG   I ON  (A )   1 .42 x 1 0 - 3   1 .42 x 1 0 - 3   9 .99 x 1 0 - 4   I OFF (A)   I ON /I O FF   ra tio   2 .99 x 1 0 - 12   2 .11 x 1 0 - 9   3 .17 x 1 0 - 12   2 .23 x 1 0 - 9   2 .36 7 x 1 0 - 15   2 .37 x 1 0 - 12   SS( m V /d ec)   5 9 .6   5 9 .5   4 8 .9   V T H  (V)   - 0 .07 2 1   - 0 .04 1 5   0 .40 2 0   GAA   I ON (A )   3 .23 x 1 0 - 4   3 .23 x 1 0 - 4   4 .69 x 1 0 - 4   I OFF (A)   I ON /I O FF   ra tio   8 .69 x 1 0 - 7   2 .69 x 1 0 - 3   8 .92 x 1 0 - 7   2 .76 x 1 0 - 3   9 .46 x 1 0 - 11   2 .02 x 1 0 - 7   SS( m V /d ec)   2 2 1 .8   2 1 9 .5   6 2 .7   V TH (V)   - 0 .03 1 9   - 0 .03 0 3   0 .22 3 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   1 3 , N o.   2 ,  Fe bru ary  201 9   :   8 0 1   –   8 0 7   806   4.   CONCL US I O N     The  sim ulatio n  of   m od el   DG   and   GAA  was  com plete d  us in g  Sil vaco   TC A D  too ls.  T he  c om par ison   of  p e rfor m ance  betwee n  the  D G  a nd G A A  was  ob se r ved   a nd  an al yse d.  E ven  th ough  the re  are  c ha ng i ng  in  t he   dim ension   w he n  scal ing   the  tr ansisto r  siz e,  the  de gr a datio n  rate  of   G AA   i s  sti ll  bette r  than  in  D G.   Wh e n  gate  le ng th  is  s hort er,  the  s ubth re sh ol d  slo pe  will   increase  es pe ci al ly   wh en  L g< 30nm .  It  sh ows  that  DG   wi ll   hav e  higher  s ubth re sh ol d  slo pe  with  162.7m V/de c  com par ed  t o  G A A  with  127m V/dec  w hen   Lg< 30nm .  W hile  wh e n  L g> 30nm ,  GA A  ha ve  bette r  subt hr es ho l d  tre nd   w hich  are  nea rly - ide al   val ue  com par e d  to  D G.   Be sides   that,  the  cha nges  in  doping  c on ce ntrati on  gi ves  an  im pact  on   the  de vice  as  it   pr ovides  a  hig he r  drai n  curren t   and   dec reases  thres ho l d  vo lt a ge  w he n  the  body  c oncentrat ion   is  lo we r.   Wh il e  heav y  dope d  reg i on   is   good   SCE  co ntr o ll er .  Lo we r - dope d  cha nn el s  i n  G AA  ha d  3.23x 10 - 4  A   of  on - s ta te   cur re nt  a nd  th res ho l d  vo l ta ge  of  - 0.0 319V  com par e d  to  hea vy - do ped   wit h  4.69x 10 - 4A   an d  0.223 2V   re sp e ct ively .  Ho we ver,  DG   M OSFET  is  ben e fici al   fo r  ultral ow  powe r  ap plica ti on   due  to  it s  near - i deal  subthre shold  slo pe  cha r act erist ic s  and  it   can  al so   achieve  be tt er  isolat ion   at   lower   co ntr ol   vo lt age.  T he  beh a vior  sho w ed  by  G AA   in dicat es  that  it   i s  m or e  aff ect ive i n  s uppressi ng   short - cha nnel - ef fect s than D G  M O SFET at L g= 1µm . Th is i s  be cause  GAA ha s b et t er  thres ho l d  vo lt a ge  c har act e risti cs,  e xh i bits  higher   I ON /I OFF  com par ed  t o  th e  D G  MO SFE T.  T he  degra da ti on  rate  of  s ubthre sh ol d  sl op e   in  GAA  is  bette r  com par ed  t o  D G  wh e n  scal i ng.  It  al so  f ound  that,   G A A  is   m or e  su it able  for  high  s pee d  a nd  lo w  powe r  a pp li ca ti on   si nce  it   can  reduce  SC E  an d  has   bett er  perform ance  w hen  scal ing   c om par ed   to  plana r  MOSFET .  B ut,  the  fa br ic at io n  a nd  pr ocess  var ia ti on  is  sti ll   a  co ncern  f or  G A A   nano wire  w hen it  co ntin ues  to  scali ng do wn.       ACKN OWLE DGE MENTS     The  aut hors  w ou l d  li ke  to  ac knowle dge  the   finan ci al   s upport  f ro m   the  Re search  U niv er sit y  gr ant  of  the  Mi nistry  of   Higher   Ed ucati on  (M OHE),  Ma la ysi a  unde r  the  F un dam ental   Re se arch   Grant  Sc hem e   (F RG S)   vot  no  1535.  Also  t hanks   to  t he  R esearch   Ma na gem ent  Ce ntr e   (RMC )  of  U ni ver sit i  Tu n  H us sei n  Onn  Ma la ysi a  ( UTH M )  a nd  Un i ver sit i  Tek no l og i  Ma la ysi a  (U TM)   f or   pro vid i ng  e xcell ent  re searc h  m anag em ent an d faci li ti es in  wh ic h  to  co m plete  this work.       REFERE NCE S    [1]   “ Inte rna ti on al t e chnol og y   ro admap  for   sem ic ond uct ors,” p. 47, 2 015  [htt p // :www . it rs2.n et /] .   [2]   P.  Raz av i  and  A.  A.  Orouji,   “ Dual  m at erial  g at e  ox ide   sta ck  s y m m et ric   doub le   ga te   MO SF ET :  Im proving  short  cha nne l  ef fects  of  nanosc a le   do uble   g at e   MO SFE T,”  B EC  2008   -   2008  Int .   B ie n n.   Ba lt .   E le c tron .   Conf .   Proc .   11 t h  Bi enn .   Bal t .   El e c tron.  Conf . ,   pp.   83 – 86,   2008 .   [3]   Y.  Jiang  e t  al . ,   “ Perform anc e  bre akt hrough  in   8  nm   gat e  l en gth  Gate - Al l - Around  Nanowire  Tra nsistors  usi ng  m et al lic  n anowir e  con tacts, ”   IE E E  Symp. V LSI   Te chnol .   Dig.   Tech .   Pap . ,   pp.   34 – 35 ,   2008 .   [4]   S.  K.  Mohapa tra ,   K.  P.  Pradha n,   and  P.  K.  Sahu,   “ Eff ec t  of  c hanne l  &  ga te   e ngine er ing  on  Double  Gate   (DG )  MO S FET - A c o m par at ive stud y , ”  2012  In t. Conf .   Eme rg.   Elec tro n.   ICE E  2012 ,   p p.   4 – 6 ,   2012 .   [5]   I.   Rav i  Shanka r,   Gaura v   Kaus hal ,   Sati shM ahes hw ara m ,   Sudeb  Dasgupta,  an d  S.  K.Manha s ,   Mem ber   an d   Abs tra ct — Th e,   “ A  Degra dat ion Model  of  Double  Gate   and  Gat e - All - Around  MO SF ET sW it h  In te rfa ce   T rap pe d   Charge s  Inc luding  Eff e ct s  of   Ch anne lMobil e  Ch arg e  C arr i ers, ”   I EE E   Tr ans.  Dev ic e   Mate r .   R el ia b. ,   vo l.  14,   no .   2 ,   pp.   689 – 697 ,   20 14.   [6]   V.  Kum ar,   R.   Gupta,   R .   Pree t ,   P.   Singh,  and  R.   V ai d,   “ Perform an ce   an aly sis  of  Double  Gat e  n - Fin FET  using  High - k  dielectri c  m ate ria ls, ”  In t. J .   Inn ov.   Re s.   Sc i. E ng .   Techno l. ,   vo l. 5 ,   no .   7 ,   pp .   1324 2 – 13249,   2016 .   [7]   M.  J.  Islam   and  S.  U.  Farwah ,   “ Silva co  TCAD  b ase d  an aly sis  of  c y li ndri cal  Gat e  - All - Around  FE T  hav ing  Indium  Ars eni de  as  channel   and  Alum in ium  Oxide  as  gat e  diele ct ri cs, ”  J.  Nanote chnol.  its   Appl .   Eng . ,   vol .   1,   no.   1 ,   pp.   1 – 12,   2016 .   [8]   B.   Yu,  H.  Lu,  M.  Li u,   and  Y.  Ta ur,   “ Explici t  cont inuous  m odel s  for  Do uble - Gat e  and  Surrounding - Gat e   MO S FET, ”   IEEE  Tr ans.  Elec tron De vice s ,   vol .   5 4,   no .   10 ,   pp .   27 15 – 2722,   2007 .   [9]   B.   Jena ,   B .   S.   Ramkrishna,   S.   Dash,  and   G.  P.   Mishra,   “ Conica l  surrounding  g a te   MO SF ET :  A  poss ibi li t y   in   ga t e - all - aro und  f amil y , ”  Adv.  Na t. Sc i .   Nanosci .   Nano t ec hnol . ,   vol .   7 ,   n o.   1 ,   2016 .   [10]   S.  Kum ar,   H.  Parde shi,  G.  Ra j,   a nd  N.  M.  Kum ar,   “ Im pac t  of  gate  le ngth  and  bar rie r  thickness  on  per form anc e  of   InP /   InGaAs   base d  Double  Gat e   Meta l   –   Oxide - Sem ic onduc tor H et ero struc ture   Fiel d - Eff ec t   Trans istor  (  DG   MOS - HF ET   )” ,  Superl att ices and Mic r ostructures   vol.  55,   pp .   8 - 15 ,   20 13.   [11]   B.   Majkusia k ,   T .   Janik,   and  J.  W al c za k ,   “ Sem ic onduct or  thicknes s  eff ec ts  in  the   d ouble - ga te   SO I  MO S FET, ”  I EEE  Tr ans.  El ectron  Dev i c es ,   vo l. 45, no. 5, pp. 1127 – 1134,   1998 .   [12]   J.  Park  and  J.  C oli nge ,   “ Multi pl e - Gate   SO I  MO SF ET s :  Devic e  design  guidelines , ”  IEEE  Tr ans.  El e ct ron  Dev i ces ,  vol.   49 ,   no .   12 ,   p p.   2222 – 2229 ,   2 002.   [13]   A.  A.  Z ia b ari ,   M.  Charmi,   and   H.   R.   Masha y e khi,  “ The   impac t  of  bod y   dop ing  con ce ntr at ion   on  th e   per form ance  o f   nano  DG - MO SFE Ts:  A qu ant um   sim ula ti on , ”   Ch ine se  J. P h ys. ,   v ol.   51 ,   no .   4 ,   pp .   844 – 853,   2013 .   [14]   Sapna  and  B.   Meha ndia,  “ Stud y   of  el e ct ri cal  cha ra cteri sti cs  of  SO I   MOSF ET   using  silva co  TCAD  si m ula to r, ”   Curr .   Tr ends  Technol .   Sc i. ,   vol .   1,   no .   1 ,   pp .   15 – 18,   2012 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A com pa ris on  of p e rfor mance  b et we en  do ub l e - ga te   and g ate - all - aroun d n anowire…   ( No r Fa r eza   Kos m an i )   807   BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS          Nor  Fare z a  Bin ti   Kos m ani   was   born  in   Johor,   Malay si a  in   1 994.   She  r ecei v ed  th e  B . S  degr ee s  in  elec t ronic   engi n ee rin g  from   Univer siti   Tun  Hus sein  Onn  Malay sia  ( UTHM )  in  2017  and  is  cur ren tly   working  to ward  the   M.S.  d egr ee.  Her  cur r e nt  rese ar ch  inter ests  inc lude  sem ic onduct or  nanoe l ec tron ic   devi c es  sim ula ti on  proc ess  and  the   appl i c at ions  of  nanode vi ce s.           Fati m ah  Khair i a h  Abd  Ham id  re ce iv ed  th e  B. S  a nd  M.S.  degr ee s   in  elec troni c   en gine er ing  from   Univer siti   Te knologi   Mal a y sia  (UTM)  in  2011  and  2013,   respe ct iv ely .   She  i s  cur ren t l y   working  towar d  the   PH . D  d egr ee  with  the   D epa rt m ent   of  E lectr i c al   Com pute r   En gin ee r ing ,   Univer siti   T ekn ologi   Malay si a.   Her  int ere sts  include  sili con  n an owire   devi c es  a nd  var ious   appl i ca t ions o f m ic ro -   and   nano devi c es.           Muham m ad  An as  Raz a li   re ce i ved  the   B.   En g  degr ee   in  elec tron ic s  engi n ee ring  from   Univer siti   Te kn ologi   Mal a y s ia  (UTM),  Skudai,  Johor,  Mal a y s i a  in  2006 .   He   r ec e ive d  the  MS c  (Nanoe le c t ronic   dev ic es)  a nd  PhD   (El ec tro nic   Eng ine er ing)   degr ee s  from   Univer sit y   of   Surre y ,   Surre y ,   UK   in  2008  an d  2015,   respe c t ive l y .   Sinc e  20 15,   he   has  b een  with  the  Depa rtment  of  E le c troni c  Eng ineeri ng,   Univer si ti   Tun  Hus sein  On n  Malay si a  (UT HM ),   Parit   Raj a ,   Johor,  Ma lay s ia   as  a  l ectu rer .   His  rese ar c h  int ere sts  in cl u de  sem ic onductor  m at eri a l,   sem ic onduct or  n anoe l ec tron ic device s f abr i ca t ion   and  sim ulation   proc ess.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.